(57)【要約】  例示的な皿操作システム及び方法を記載する。１つの実施形態において、ロボットアクチュエータは少なくとも１つの磁石を有する。ロボットアクチュエータは、磁気引力を利用して磁性の食器類の物品を操作するように構成される。ロボットアクチュエータと電気的に接続する処理システムは、三次元空間内にロボットアクチュエータを配置するための命令を生成するように構成される。【選択図】  図１Ａ
2019527625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの磁石を有し、磁気引力を利用して磁性の食器類の物品を操作するように構成されたロボットアクチュエータと、
前記ロボットアクチュエータと電気的に接続し、三次元空間内に前記ロボットアクチュエータを配置するための命令を生成するように構成された処理システムと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁石が、電磁石及び永久磁石の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記磁性の食器類の物品の少なくとも一部が、少なくとも１つの強磁性素子及び一体の鋼製ディスクを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記磁性の食器類の物品の少なくとも一部が、永久磁石から成る素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記磁性の食器類の物品の少なくとも一部が、複数の磁性素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記磁性の食器類の物品が、調理器具を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記磁性の食器類の物品の少なくとも一部が、少なくとも１つの磁性素子を含み、前記少なくとも１つの磁性素子が、前記磁性の食器類の物品を操作する間に前記ロボットアクチュエータにより加えられるトルクを減少するために、実質的に磁性の食器類の重心に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁性の食器類の物品の少なくとも一部が、少なくとも１つのＲＦＩＤデータ符号化方式及び任意データ符号化方式を含み、前記任意データ符号化方式が、ＱＲコード及びバーコードの少なくとも１つから成ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記処理システムが、三次元空間内に前記ロボットアクチュエータを配置することを補助するためにコンピュータビジョンシステムを使用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記処理システムが、前記ロボットアクチュエータにより磁性の食器類の特定の物品が持ち上げられた時に、前記磁性の食器類の特定の物品を識別するためにコンピュータビジョンシステムを使用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ロボットアクチュエータが、多軸ロボットアーム、ガントリー型直角座標ロボット、デルタロボット、及び水平多関節（ＳＣＡＲＡ）ロボットの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ロボットアクチュエータの一部が、
管と、
前記管内に配置されて前記管に強固に取り付けられる機械的アクチュエータと、
前記機械的アクチュエータに関連する駆動軸に強固に取り付けられた磁石と、
から成り、
前記機械的アクチュエータが、実質的に前記管に関連する軸に沿って前記磁石を配置するように構成され、前記磁石の第１の位置において前記磁性の食器類の物品が係合され、前記磁石の第２の位置において前記磁性の食器類の物品の係合が外されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ロボットアクチュエータにより、処理システムから磁性の食器類の物品を操作する命令を受信し、受信した前記命令が、三次元空間内に前記ロボットアクチュエータを配置する指令を提供し、前記ロボットアクチュエータが少なくとも１つの磁石を含み、
受信した前記命令に基づいて、前記少なくとも１つの磁石を使用して前記磁性の食器類の物品を磁気的に係合する位置に前記ロボットアクチュエータを配置し、
受信した前記命令に基づいて、前記磁性の食器類の物品を操作することを特徴とする方法。
【請求項１４】
さらに、前記ロボットアクチュエータにより、磁性の食器類の複数の物品を動かして、磁性の食器類の特定の物品を識別して回収することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記ロボットアクチュエータにより、コンピュータビジョンを使用して前記磁性の食器類の物品の識別を容易にするために、前記磁性の食器類の物品を位置変更することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ロボットアクチュエータを配置することが、コンピュータビジョンを使用して、三次元空間内の前記磁性の食器類の物品の大体の位置を判断することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、前記磁性の食器類の物品の近くの位置に前記ロボットアクチュエータを移動し、前記磁性の食器類の物品が少なくとも1つの磁石に引き寄せられることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、磁気引力を使用して前記ロボットアクチュエータと前記磁性の食器類の物品を自動的に位置合わせすることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記磁性の食器類の物品を操作することが、
磁気引力を使用して前記磁性の食器類の物品を持ち上げ、
前記磁性の食器類の物品を三次元空間内の第１の位置から三次元空間内の第２の位置へ移動し、
前記磁性の食器類の物品を三次元空間内の前記第２の位置に配置すること、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、前記ロボットアクチュエータが、前記磁性の食器類の物品に関連する磁化を増大する方向に移動するように構成されることを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１６年８月８日に出願された、「磁性の食器類を使用するロボット食器洗浄システム」という名称の米国仮出願６２/３７２，１７７の優先権を主張するものであり、これらの出願は参照されることにより、本出願に援用される。また、本出願は、２０１７年７月３１日に出願された、「皿操作システム及び方法」という名称の米国特許出願１５/６６５，２６０の優先権を主張するものであり、これらの出願は参照されることにより、本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ロボットを使用して皿を操作するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
市販の食器洗浄機は、食器類を洗浄する為に、大量の汚れた食器類を食器洗浄機内に積み込む必要がある。この仕事を達成する為に雇われている人にとって、この仕事は単調なことの繰返しで、時間がかかるものである。汚れた食器類の食器洗浄機内への積み込みを自動化する方法は、第１の位置から第２の位置へ食器類を移動することを含む、汚れた食器類を操作することを必要とする。食器類を操作することは、例えば、洗浄された食器を積み重ねる場合のように、食器洗浄以外においても必要とされる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、汚れた食器類を食器洗浄機に積み込むような仕事を実施することができる自動化された食器類の操作方法に対する要求が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも１つの磁石を有し、磁気引力を利用して磁性の食器類の物品を操作するように構成されたロボットアクチュエータと、前記ロボットアクチュエータと電気的に接続し、三次元空間内に前記ロボットアクチュエータを配置するための命令を生成するように構成された処理システムと、を有することを特徴とする装置を提供する。
【０００６】
本発明の非限定的な実施形態が以下の図面を参照にして記載されており、特別の定めがない限り、以下の図面において同様の参照番号は同様の部品を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】磁性の食器類を操作するように構成されたロボットシステムの１つの実施形態を示す概略図である。
【図１Ｂ】磁性の食器類を操作するように構成されたロボットシステムの特定機能を実施するために使用することができる処理システムの1つの実施形態を示す図である。
【図１Ｃ】コンピュータビジョンモジュールに接続される撮像システムの1つの実施形態を示す構成図である。
【図１Ｄ】ロボットアクチュエータ及び処理システムを含むサブシステムの1つの実施形態を示す構成図である。
【図２】磁性の食器類の物品の1つの実施形態を示す概略図である。
【図３Ａ】磁性の食器類の物品の1つの実施例を示す概略図である。
【図３Ｂ】磁性の食器類の物品の1つの実施例を示す概略図である。
【図４】ロボットシステムにより磁性の食器類の物品を操作する方法の1つの実施形態を示すフローチャートである。
【図５Ａ】ロボットシステムを使用して調理器具を仕分けする方法の1つの実施形態を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】ロボットシステムを使用して調理器具を仕分けする方法の1つの実施形態を示すフローチャートである。
【図６】ロボットシステムにより磁性の食器類の物品を操作する方法の1つの実施形態を示すフローチャートである。
【図７】コンピュータビジョンシステムを使用して磁性の食器類の物品の大体の位置を識別する方法の1つの実施形態を示すフローチャートである。
【図８Ａ】磁性エンドエフェクタの1つの実施形態を示す概略図である。
【図８Ｂ】磁性エンドエフェクタの動作モードを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の記載において、その一部を形成する添付の図面を参照にして、本開示を実施する特定の例示的実施形態が示されている。これらの実施形態は、ここに開示されている概念を当業者が実施することを可能にするために十分な詳細が記載されており、開示された様々な実施形態を変形することが可能であり、そして、本開示の範囲を逸脱することなく他の実施形態を使用することができる。したがって、以下の詳細な説明は限定を意図しているものではない。
【０００９】
本明細書を通して参照される「1つの実施形態」、「実施形態」、「1つの実施例」又は「実施例」は、実施形態又は実施例に関連して記載されている特定の構成、構造、又は特徴が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味しているものである。したがって、本明細書を通して様々な箇所で記載されている「１つの実施形態において」、「実施形態において」、「１つの実施例」又は「実施例」なる用語は、必ずしも全て同じ実施形態又は実施例を参照しているわけではない。さらに、特定の構成、構造、データベース又は特徴は、１つ以上の実施形態又は実施例の任意の適切な組み合わせ及び／又は部分的組み合わせとして組み合わせることができる。また、添付の図面は当業者への説明を目的とするものであり、必ずしも縮尺を合わせて図示されているものではない。
【００１０】
本開示による実施形態は、装置、方法、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。したがって、本開示は、全体的にハードウェアから成る実施形態、全体的にソフトウェアから成る実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む。）、又は、ここで一般的に「回路」、「モジュール」又は「システム」として参照されるソフトウェア及びハードウェアを組み合わせた実施形態の形をとることができる。さらに、本開示の実施形態は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムを有する有形的表現媒体内に具現化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。
【００１１】
１つ以上のコンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを利用することができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、１つ以上の携帯型コンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）装置、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）装置、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）装置、携帯型コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、光記憶装置、及び磁気記憶装置を含むことができる。本開示の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、１つ以上のプログラム言語を任意に組み合わせて書くことができる。そのようなコードは、ソースコードからコードが実行されるコンピュータ又は装置に適したコンピュータ可読アセンブリ言語又は機械語に翻訳することができる。
【００１２】
実施形態は、クラウドコンピューティング環境内でも実施することができる。この明細書及び特許請求の範囲において、「クラウドコンピューティング」は、仮想化により迅速に提供することができ、最小限の経営努力又はサービス提供者の相互作用によりリリースすることができ、その後適宜縮小又は拡大することができる配置可能な計算資源（例えばネットワーク、サーバー、記憶装置、アプリケーション、及びサービス）の共有プールへの、ユビキタスで便利なオンデマンドネットワークアクセスを可能にするモデルとして定義することができる。クラウドモデルは、様々な特性（例えば、オンデマンドセルフサービス、ブロードネットワークアクセス、資源プール化、迅速な順応性、及び計数サービス）、サービスモデル（例えば、Software as a Service（「ＳａａＳ」））、Platform as a Service (「ＰａａＳ」)、及びInfrastructure as a Service（「ＩａｓＳ」））、及び展開モデル（例えば、プライベートクラウド、コミュニティクラウド、パブリッククラウド、及びハイブリッドクラウド）から構成されることができる。
【００１３】
添付の図面におけるフローチャート及び構成図は、本開示の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施の動作、アーキテクチャ及び機能性を示している。この点に関して、フローチャート及び構成図の各ブロックは、モジュール、セグメント、又は特定論理関数を実行するための１つ以上の実行可能指令を含むコードの一部を表す。構成図及び／又はフローチャートの各ブロック、及び構成図及び／又はフローチャートのブロックの組み合わせは、特定機能又は行為を実行する専用ハードウェアベースシステム、又は専用ハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせにより実施することができる。これらのコンピュータプログラム指令はコンピュータ可読媒体内に記憶することができ、前記指令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方法で機能するように指示し、コンピュータ可読媒体内に記憶された指令は、フローチャート及び／又は構成図のブロック又は複数のブロックにおいて特定されている機能／行為を実行する指令手段を含む製品を製造する。
【００１４】
ここに記載のシステム及び方法は、磁性の食器類を操作するように構成されたロボットシステムを使用する装置及び方法を開示しており、ロボットシステムは、1組の磁性の食器類と協働し、食器洗浄工程を自動化するために食器をラック内又はコンベア上に積み込むことができるロボット又はロボットアクチュエータ、処理システム、コンピュータビジョンシステム、及び磁性エンドエフェクタを含むことができる。本開示は、例えば、食器洗浄機内に食器を積み込む仕事を自動化するためにロボット操作を適応させるものである。食器洗浄機内に食器を積み込む工程を自動化することは、コンピュータビジョンシステムを使用して食器の種類及び食器の姿勢（物理的方向）を識別し、その後、磁性エンドエフェクタを使用して食器を把持することを含んでいる。その後、把持された食器はラック（又は他の構造体）へ移動され、コンピュータビジョンシステム及び磁性エンドエフェクタの組み合わせを使用して、把持された食器をラック内に離す。
【００１５】
図１Ａは、磁性の食器類を操作するように構成されたロボットシステム１００の１つの実施形態を示す概略図である。いくつかの実施形態において、ロボットシステム１００は、磁性エンドエフェクタ１０４と接続するロボットアーム１０２を含んでいる。いくつかの実施形態において、ロボットアーム１０２及び磁性エンドエフェクタ１０４の組み合わせは、ロボットアクチュエータ１４０と呼ばれており、ロボットアクチュエータ１４０は、１つ以上の磁性の食器類の物品を操作するように構成されている。いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータ１４０は、１つ以上の回転軸を有するロボットアーム、多自由度を有するロボットアーム、単軸ロボットアーム、又は他のロボットシステムのいずれか１つであることができる。
【００１６】
図１Ａにおいて、ロボットアクチュエータ１４０は、磁性の食器類１０６の物品を操作していることが示されている。磁性の食器類１０６のような磁性の食器類は、その構造内に一体化された磁性体又は強磁性体を有する食器類の物品として定義することができる。いくつかの実施形態において、磁性の食器類の物品を構成するために使用される食器類の物品は、セラミック、プラスチック、又は他の適切な材料のような材料から成ることができる。いくつかの実施形態において、磁性の食器類の物品の構造体内の強磁性体は、ステンレス鋼から成ることができる。磁性の食器類の構造の詳細をここに示している。いくつかの実施形態において、磁性の食器類の物品は、ナイフ、スプーン、フォーク等のような磁石に引き寄せられる材料製の１つ以上の調理器具又は調理用具から成ることができる。いくつかの実施形態において、磁性の食器類の物品は、少なくとも一部が強磁性材料から成る台所用品の物品を含むことができる。台所用品の物品は、任意の種類のポット、フライパン、又は台所又は類似する環境で使用することができる他の物品を含むことができる。他の実施形態において、食品事業において使用される調製容器（例えば、プラスチック調製容器）は、１つ以上のクリップを有することができ、１つ以上のクリップが、強磁性材料から成る。この方法により構成される調製容器は、ロボットアクチュエータ１４０により操作することができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ１０４は、管内で垂直に滑動する２つの永久磁石を有することができる。これらの２つの永久磁石は、機械的駆動システムにより駆動することができ、機械的駆動システムが、磁性の食器類の物品に近づいて磁性の食器類の物品を把持して持ち上げるように、管内で２つの永久磁石を移動させる。磁性の食器類の物品を把持した場合、磁性の食器類の物品から離れるように２つの永久磁石を移動して、磁性の食器類の物品を離すことができる。他の実施形態において、２つの永久磁石は、永久磁石及び電磁石の任意の組み合わせと取り替えることができる。また、他の実施形態においては、機械的駆動システムは、磁性の食器類の物品に対する作動（把持）及び解放動作を提供するために使用することができる空圧機構、油圧機構、又はばね付勢機構と取り替えることができる。実施形態は、ここに記載の管内を垂直に滑動する単一の磁石を使用する磁性エンドエフェクタを含んでいる。
【００１８】
図１Ａに図示されているロボットアーム１０２は、多軸ロボットアームである。他の実施形態において、ロボットアーム１０２は、ガントリー型直角座標ロボット、水平多関節（ＳＣＡＲＡ）ロボット、デルタロボット、又は他のロボット機構と取り替えることができる。
【００１９】
図１Ａには、コンベア型の市販の食器洗浄機と典型的に関連するラックのような標準的洗浄ラック１１０内に配置されたもう１つの磁性の食器類１０８の物品も描かれている。いくつかの実施形態において、標準的洗浄ラック１１０は、少なくとも１つの食器類の物品を保持するように構成され、少なくとも１つの食器類の物品を支持する少なくとも１つの組み込まれた支持部を含むことができる。
【００２０】
ロボットアーム１０２に接続する処理システム１１２は、撮像システム１１４により処理システム１１２に提供される入力に基づいて、ロボットアーム１０２及び磁性エンドエフェクタ１０４に任意の必要な作動命令を提供する。撮像システム１１４は、ロボットアクチュエータ１４０の動作に関する視覚情報を処理システム１１２に提供する１つ以上の撮像装置を使用する。いくつかの実施形態において、撮像システム１１４は、１つ以上のカメラシステムを含むことができる。他の実施形態において、撮像システム１１４は、赤外線照射器及び関連するセンサ、又は他の型の検出装置を含むことができる。撮像システム１１４により処理システム１１２に提供される視覚情報は、静止画像、ビデオデータ、赤外線画像等を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、処理システム１１２内で動作する画像処理ソフトウェアは、撮像システム１１４からの視覚情報を処理して、ロボットアクチュエータ１４０への適切な作動命令を生成する。撮像システム１１４からの視覚情報は、ロボットアクチュエータ１４０により磁性の食器類の物品が持ち上げられた時に、磁性の食器類の物品を識別するためにも処理システム１１２により使用される。
【００２２】
動作中に、撮像システム１１４からの視覚情報に基づいて、処理システム１１２はロボットアーム１０２に作動命令を発行する。磁性の食器類の目標物品を持ち上げるように命令された時に、ロボットアーム１０２は、処理システム１１２から受信した作動命令に基づいて磁性の食器類の目標物品の方向に移動するように構成されている。通常は非作動状態の磁性エンドエフェクタ１０４が磁性の食器類の目標物品に関連する特定領域内に大体配置されたと処理システム１１２が判断した時、処理システム１１２は磁性エンドエフェクタ１０４を作動し、磁性の食器類の目標物品が磁性エンドエフェクタ１０４に引き寄せられ、磁性エンドエフェクタ１０４により把持される。この工程は、磁性の食器類の物品を係合する工程と呼ばれている。いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ１０４により磁性の食器類の物品を把持することに関連する特定領域は、磁石の強度によるものである。特定の実施形態において、磁性エンドエフェクタ１０４により磁性の食器類の物品を把持することに関連する特定領域は約１ｃｍである。
【００２３】
その後、処理システム１１２は、洗浄ラック１１０又は（図示しない）コンベアベルトのような、磁性の食器類の目標物品が配置される位置の方向にロボットアーム１０２を作動する。いくつかの実施形態において、処理システム１１２は、三次元環境内の１点に磁性エンドエフェクタ１０４を配置するようにロボットアーム１０２を作動することができる。この配置工程は、撮像システム１１４により提供される視覚情報により補助される（即ち、撮像システム１１４に関連する少なくとも１つのカメラの視覚内に磁性エンドエフェクタ１０４を移動する）。磁性の食器類の目標物品が所望の目的地に到着したと処理システム１１２が判断した時、処理システム１１２は、磁性エンドエフェクタ１０４を非作動状態にする命令を発行し、磁性の食器類の目標物品は所望の目的地に離される。
【００２４】
磁性エンドエフェクタ１０４及び、例えば磁性の食器類１０６の物品の間の保持力は、機械的グリッパが達成することができる把持力よりも予測できるものであり、食器類の物品が落下する可能性を少なくした上で、記載のシステムにおける移動速度をより速くすることができる。
【００２５】
磁性の食器類の物品における磁性領域の賢明な配置は、（モーメントの大きいアームによる過大なねじれのような）慣性負荷を低減することができ、機械的グリッパを使用するシステムに比べて、磁性システムに更なる速度における利点をもたらす。例えば、磁性領域（即ち、１つ以上の磁性素子）を磁性の（皿と呼んでもいい）食器類の物品の中心（即ち、実質的に重心）に配置することで、皿の慣性モーメントを最小化し、ロボットハンド又は機械的把持装置には不可能な方法で、磁性エンドエフェクタが皿を把持することを可能にする。この方法は、磁性エンドエフェクタが磁性の食器類の物品を持ち上げる時にかかるトルクを低減することをもたらす。一方、機械的グリッパが食器類の物品の重心から離れた位置で食器類の物品を持ち上げた場合、食器類の物品の重心と把持位置の間の距離に関連するアームのモーメントによるねじり力に対処しなければならない。
【００２６】
さらに、既知の姿勢で皿を常に持ち上げる磁性把持の予測性は、機械的グリッパに比べて、ロボットアームの移動軌跡を速度及び最小限の破損に関してより完全に最適化する。これらの最適化は、機械的グリッパにおいては達成することがより困難である。なぜなら、機械的グリッパは一般的に、把持の安全性に関してより不確実性を有しているからである。
【００２７】
いくつかの実施形態において、磁性の食器類の把持部の経路が所望の軌跡を描くことを可能にする、既知の経路計画アルゴリズムを処理システム１１２上に実装することができる。この方法は、複数の回転軸を有するロボットアームにも適用することができる。障害物回避も処理ソフトウェア内に含むことができ、移動中のロボットアームはフィードバックセンサを使用して移動経路に沿って障害物の有無を検出し、そして、障害物が除去されるまで動作を一時停止し、システムがリセットされる。
【００２８】
皿上の磁性領域の位置がロボットシステムにとって既知である事実が、磁性エンドエフェクタの自動位置合わせ特性とともに、目標皿を識別するように構成されたロボットシステム１００に関連する任意のコンピュータビジョンシステムの要件を大いに減少する。手のような物理的操作装置において必要である適切な把持位置に配置することは、しばしばミリレベルでの正確性を要求するものであり、このことが食器洗浄におけるコンピュータビジョンシステムに問題をもたらす。なぜなら、皿にはしばしば食物又は液体が付着しているので、コンピュータビジョンシステムが適切に表面及び縁を見つけることを困難にするからである。ここに記載のシステム及び方法は、皿又は他の食器の大体の形を識別するだけでよく、その後、皿又は食器の磁性領域の大体の場所に磁性エンドエフェクタ１０４を大まかに配置すればよい。磁性エンドエフェクタ１０４の磁石が作動され、（磁性の食器類１０６のような）皿と磁性エンドエフェクタ１０４の間の磁気引力により、皿は磁性エンドエフェクタ１０４に自動的に位置合わせされる。
【００２９】
カップ、平皿、ボウル、マグカップ及び他の食器類を、この構造体に一体化された鋼のような強磁性材料又は磁石を使用して、磁性領域を有するように構成することができる。ここに記載されているように、この食器類は、食器類に取り付けられる「磁性パック」を用いて改造することができ、又は、食器材料（セラミック材料）内に直接埋め込まれた磁性材料を用いて製造することができる。
【００３０】
図１Ｂは、磁性の食器類を操作するように構成されたロボットシステム１００の特定機能を実施するために使用することができる処理システム１１２の1つの実施形態を示す図である。いくつかの実施形態において、処理システム１１２は通信マネージャ１１６を含み、通信マネージャ１１６が、通信プロトコル及び関連する外部周辺機器との通信、同様に、処理システム１１２内の他の構成要素との通信を管理する。例えば、通信マネージャ１１６は、処理システム１１２及び撮像システム１１４の間のインタフェースを作成して維持することを担当することができる。通信マネージャ１１６は、処理システム１１２内の異なる構成要素間の通信を管理することを担当することもできる。
【００３１】
また、処理システム１１２は、汎用処理機能、演算機能等を含む機能を実行するように構成されたプロセッサ１１８を含むことができる。長期データ及び短期データ用のデータ記憶装置は、メモリ１２０により達成される。コンピュータビジョンモジュール１２２は、例えば通信マネージャ１１６を介して、撮像システム１１４から受信した視覚情報を処理するように構成されることができる。いくつかの実施形態において、コンピュータビジョンモジュール１２２は、把持される磁性の食器類の物品の大体の位置、又は、磁性の食器類の物品を離す大体の位置を判断する。コンピュータビジョンモジュール１２２は、標準画像認識及び画像処理アルゴリズムを実装することができる。コンピュータビジョンモジュール１２２の更なる詳細をここに記載する。
【００３２】
ロボットアクチュエータ１４０用の命令は、ロボットアーム１０２を移動させる命令、又は、磁性エンドエフェクタ１０４を作動又は非作動状態にする命令を生成するように構成されたロボットアクチュエータコントローラ１２４により生成することができる。フィードバックセンサ１２６は、ロードセル、又は、直線又は角変位を測定するように構成された任意の同様の変位測定センサのようなロボットアクチュエータ１４０と関連するセンサからのフィードバックを処理する。いくつかの実施形態において、ロードセルは、測定された力と実質的に正比例する大きさを有する電気信号を作成するために使用されるトランスデューサとして定義される。いくつかの実施形態において、変位測定センサは、測定された変位に応じた大きさを有する電気信号を作成するために使用されるトランスデューサとして定義される。測定された変位は、直線又は角変位を含むことができる。フィードバックセンサ１２６に関連する１つ以上のロードセルは、ロボットアクチュエータ１４０にどれくらいの力が加わっているかを測定する出力を提供することができる。フィードバックセンサ１２６に関連する１つ以上の変位測定センサからの出力は、例えば、ロボットアクチュエータ１４０において生成する必要がある任意の追加変位（直線又は角）を決定するために、プロセッサ１１８により使用されることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、処理システム１１２は、ユーザインタフェース１２８も含むことができ、ユーザインタフェース１２８は、ユーザからの命令を受信し、又は、ユーザに情報を表示するように構成されることができる。ユーザから受信した命令は、基本オン／オフ命令であることができ、そして、例えば可変動作速度を含むことができる。ユーザインタフェース１２８によりユーザに表示される情報は、システム正常性情報及び診断を含むことができる。ユーザインタフェース１２８は、１つ以上のスイッチ又は押しボタンについてのインタフェースを含むことができ、そして、接触感知ディスプレイ画面についてのインタフェースも含むことができる。処理システム１１２内のデータフローは、中央データバス１２９を介してルーティングされる。
【００３４】
図１Ｃは、コンピュータビジョンモジュール１２２に接続される撮像システム１１４の1つの実施形態を示す構成図である。いくつかの実施形態において、撮像システム１１４及びコンピュータビジョンモジュール１２２は、通信マネージャ１１６（図１Ｂ）を介して通信する。コンピュータビジョンモジュール１２２は、撮像システム１１４から、例えば磁性の食器類の物品に関連する視覚情報を受信する。コンピュータビジョンモジュール１２２は、この視覚情報を処理し、例えば磁性エンドエフェクタ１０４のような磁性エンドエフェクタに対する磁性の食器類の物品の位置を判断する。
【００３５】
いくつかの実施形態において、コンピュータビジョンモジュール１２２は、撮像システム１１４から受信した視覚情報にアルゴリズム的解析を実行する画像解析器１３２を含んでいる。コンピュータビジョンモジュール１２２内に含まれる人工知能マネージャ１３４は、人工知能画像認識又は同様のアルゴリズムを実装することができる。コンピュータビジョンモジュール１２２内に含まれる画像データベース１３６は、画像解析器１３２又は人工知能マネージャ１３４によりアクセスされた参照画像を記憶することができる。画像解析器１３２及び人工知能マネージャ１３４は共に、画像データベース１３６内の参照画像を使用して、撮像システム１１４から受信した視覚情報に画像認識を実行する。いくつかの実施形態において、標準画像処理アルゴリズムは、コンピュータビジョンモジュール１２２の機能を実装するために使用することができる。他の実施形態において、コンピュータビジョンモジュール１２２の機能は、専用画像処理アルゴリズムを使用して実装することができる。
【００３６】
図１Ｄは、ロボットアクチュエータ１４０及び処理システム１１２を示す構成図である。いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータ１４０は、ロボットアーム１０２及び磁性エンドエフェクタ１０４を含んでいる。ロボットアクチュエータ１４０は、双方向通信リンク１４２を介して処理システム１１２に接続される。いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータ１４０は、双方向通信リンク１４２を介して通信マネージャ１１６と接続することができる。
【００３７】
処理システム１１２は、双方向通信リンク１４２を介してロボットアクチュエータ１４０からデータを受信し、ロボットアクチュエータ１４０に命令を発行する。いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータ１４０は、サーボモーター、直流モーター等のアクチュエータ１４４を含んでいる。アクチュエータ１４４は、コンピュータビジョンモジュール１２２により提供される画像処理動作の結果に応じて生成される処理システム１１２からの命令により制御される。アクチュエータ１４４に対する命令は、移動開始、移動維持又は移動停止を含むことができる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータ１４０はフィードバックセンサ１４６も含み、フィードバックセンサ１４６は、双方向通信リンク１４２を介して、処理システム１１２にセンサデータを提供する。フィードバックセンサ１４６は、ロードセンサ、位置センサ、角度センサ等を含むことができる。いくつかの実施形態において、ロードセンサ（又はロードセル）は、加えられる力に実質的に比例する電気信号を生成するように構成される。ロードセンサは、例えばロボットアーム１０２が直面する力の測定に使用される。いくつかの実施形態において、位置センサ及び角度センサはそれぞれ、ロボットアーム１０２又は磁性エンドエフェクタ１０４の直線変位及び角度変位を測定するように構成される。これらの直線変位及び角度変位測定は、三次元空間内のロボットアーム１０２又は磁性エンドエフェクタ１０４の位置の指標を提供する。フィードバックセンサ１４６からのデータは、例えば、三次元空間内にロボットアクチュエータ１４０を配置するための閉ループ制御アルゴリズムを実装するために、処理システム１１２により使用されることができる。
【００３９】
ロボットアクチュエータ１４０は、磁性エンドエフェクタ１０４に関連する磁石１４８も含んでいる。処理システム１１２は、双方向通信リンク１４２を介して磁石１４８を作動又は非作動状態にする命令を発行する。この方法により、ロボットアクチュエータ１４０は、指定位置から磁性の食器類の物品を把持して持ち上げ、又は指定位置に磁性の食器類の物品を離すように命令されることができる。
【００４０】
図２は、磁性の食器類２００の物品の1つの実施形態を示す概略図である。いくつかの実施形態において、強磁性材料から成るディスク２０４が平皿２０２の底に固定される。いくつかの実施形態において、ディスク２０４は、錆を防止するために薄いプラスチックに覆われていることができ、そして、ディスク２０４は、接着剤を使用して平皿２０２の底に固定される。いくつかの実施形態において、ディスク２０４の露出面は、ロゴ又はグラフィックにより装飾することができる。磁性の食器類２００の物品は平皿２０２であるが、この概念は、ボウル、受け皿、カップ等の他の食器類の物品にも適用することができる。磁石に引き付けられる材料から成る調理器具（例えば、ナイフ、フォーク又はスプーン）も、ここに記載されているように操作され仕分けされることができる。
【００４１】
図３Ａは、磁性の食器類３００の物品の1つの実施例を示す概略図である。この図には、薄い鋼の円形部品（例えば、円形鋼板）を保持するためのポケット３０３を有するセラミック皿３０２が図示されている。他の実施形態において、皿３０２は任意の種類の材料で製造することができる。セラミック皿３０２は、未完成の磁性の食器類の物品である。いくつかの実施形態において、円形鋼板は、製造工程中にセラミック皿３０２内に埋め込むことができる。例えば、製造工程は、埋め込まれた円形鋼板でポケット３０３を密封し、セラミック皿３０２を加熱して完成したセラミック皿を得る工程を含むことができる。
【００４２】
図３Ｂは、磁性の食器類３０４の物品の1つの実施例を示す概略図である。いくつかの実施形態において、磁性の食器類３０４の物品は、図３Ａに関して記載されている製造工程により得られた完成品のセラミック皿である。磁性の食器類３０４の物品は、完成した磁性の食器類の物品である。他の実施形態において、プラスチック等の他の材料を使用して食器類を製造することができる。いくつかの実施形態において、一体化された金属領域を有する食器類は、オーバーモールド技法により製造することができ、又は、個別部品を使用して製造され、その後、セラミックの場合は高温接着剤で組み立てられ、プラスチック材料の場合は低温接着剤で組み立てられることができる。特定の実施形態において、オーバーモールド工程は、例えば、型穴と呼ばれる穴を有する食器類のプラスチック部品を含んでいる。強磁性金属インサートが穴内に配置され、穴をプラスチックで充填しながら金属インサートの周りをプラスチックが流れて金属インサートを取り囲むように、穴内にプラスチックを注入することにより穴が閉鎖される。他の実施形態において、強磁性材料の部品（例えば強磁性シート）を、例えば食器類のプラスチック部品内に挿入することができる。この工程はインサート成型と呼ばれている。
【００４３】
図２及び図３Ｂは、皿の中心に配置された単一の金属ディスクを図示しているが、代替実施形態は、エンドエフェクタが利用可能な付着点の数を増加するために、又は、特定形状のトルク要求を最小化するために、複数の埋め込まれた磁石領域を含むことができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、ユーザ又は法人が食器類を追跡又は食器類の目録を作成し、又は、食器類自体に他の知能を追加することを可能にするために、磁性の食器類３０４の物品は、無線自動識別（ＲＦＩＤタグ）のようなデータ保持物体、又は、クイックレスポンス（ＱＲ）コード、バーコード等のような光学的符号化方式と組み合わせることができる。無線自動識別（ＲＦＩＤ）の場合、組み立て前に金属ディスクに平面アンテナを取り付けて、アンテナを周囲環境から保護する。不可視パターンのような光学的符号化方式は食器類の表面内を符号化することができ、より正確に磁性エンドエフェクタを配置することにおいてビジョンシステムを補助する。
【００４５】
いくつかの実施形態において、データ保持物体は、磁性の食器類の特定物品のための固有の識別コード（ＩＤ）を記憶することができる。特定の実施形態において、特定の識別コード（ＩＤ）は、データベース内に記憶することができる磁性の食器類の物品に属するデータに関連付けられることができる。いくつかの実施形態において、データ保持物体は、読み出し専用であることができる。他の実施形態において、データ保持物体は、読み出し及び書き込み機能を有することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態は、例えばコンピュータビジョンモジュール１２２により実行される物体認識又はパターン認識のようなコンピュータビジョン動作を補助する光学的パターンを使用する光学的符号化方式を使用することができる。特定の実施形態において、光学的符号化方式は、コンピュータビジョンモジュール１２２のようなコンピュータビジョンシステムが把持点の位置を見つけやすくするための十字、円、又は他のグラフィックのような基準マークを含むことができる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、ディナープレート（皿）２０２のような磁性の食器類の物品は、取り付けられた又は埋め込まれた複数の磁性素子、又はその組み合わせを有することができる。複数の磁性素子を使用する利点は、ロボットシステム、特にここに記載のコンピュータビジョンシステム及びアクチュエータ位置決めシステムにおける正確性の要件を減少することである。他の実施形態において、磁性素子は、鋼のような強磁性材料から成ることができる。
【００４８】
図３Ａ及び図３Ｂには、食器内に強磁性板又はディスクを埋め込む慣習的な製造技術を使用して製作された磁性の食器類の物品が図示されている。さらに、既存の食器類は、例えば図２に図示されているように、食器に磁性素子を取り付けることにより改造することができる。
【００４９】
図４は、ロボットシステム（例えばロボットシステム１００）により磁性の食器類の物品を操作する方法４００の1つの実施形態を示すフローチャートであり、ロボットシステムは、ロボットアーム１０２、磁性エンドエフェクタ１０４、処理システム１１２、及び撮像システム１１４のような構成部品を含むことができる。４０２において、ロボットアクチュエータ１４０のようなロボットアクチュエータは、処理システムから磁性の食器類の物品を操作する命令を受信する。この命令は、例えば処理システム１１２により生成され、ロボットアクチュエータ１４０に通信されることができる。初期命令は、ユーザがシステムを起動した時に、処理システム１１２により生成されることができる。４０４において、ロボットシステムは、三次元空間内にロボットアクチュエータを配置して磁性の食器類の物品を磁気的に係合する。いくつかの実施形態において、処理システム１１２は、磁性の食器類の物品を把持して持ち上げる（即ち、係合する）のに有利な位置にロボットアクチュエータ１４０を配置することを補助するために、撮像システム１１４からの入力を使用することができる。４０６において、ロボットシステムは、受信した命令に基づいて磁性の食器類の物品を操作する。例えば、処理システム１１２から受信した命令は、把持した（係合した）磁性の食器類の物品を第１の位置から第２の位置へ移動することであることができる。ビジョンシステム１１４からの入力及び処理システム１１２にプログラミングされた所定の軌跡を使用して、処理システム１１２は、係合された磁性の食器類の物品を、例えば食器洗浄ラック又はコンベアベルトのような磁性の食器類の物品が配置される場所へ移動する命令を発行することができる。
【００５０】
図５Ａは、例えば、ロボットアーム１０２、磁性エンドエフェクタ１０４、処理システム１１２、及び撮像システム１１４のような構成要素を含むことができるロボットシステム１００を使用して調理器具を仕分けする方法５００の1つの実施形態を示すフローチャートである。「調理器具」は、ナイフ、フォーク、及びスプーン、又は他の調理用具又は調理用品のような調理及び食事用の任意の道具を含むことができる。
【００５１】
市販の食器洗浄機において、仕分けされていない調理器具が平底のラック又は他のラックシステム内に配置され、残っている食品全体を洗浄するように水等が噴霧される。噴霧後に、調理器具は食器洗浄機を通過して消毒後に仕分けされるか、調理器具は消毒前に適切な容器に仕分けされ、その後、食器洗浄機を通過する。どちらの場合も、調理器具の仕分けは時間がかかる手作業工程である。ここに記載されているように、「調理器具」は磁石に引き付けられる材料を使用して製造されている。この定義により、調理器具は磁性の食器類の物品として分類される。
【００５２】
調理器具は、機械的グリッパを使用した場合に起こる混合容器問題を解決するために必要なコンピュータビジョンシステムの取り組みの複雑性を減少する方法で、磁性エンドエフェクタ１０４のような磁性エンドエフェクタにより操作することができる。
【００５３】
５０２において、ロボットシステム１００は、複数の調理器具の集合の中から目標調理器具を識別する。目標調理器具は、ロボットシステムが持ち上げたい特定の調理器具である。いくつかの実施形態において、ロボットシステムは、目標調理器具を識別するために撮像システム１１４を使用することができる。この識別工程に関連する問題は、しばしば混合容器選出問題と呼ばれる。混合容器選出は、コンピュータビジョンシステムに課題をもたらす。なぜなら、混合容器においては複数の物体がごちゃ混ぜになっているので、特定の物体を識別することを困難にしているからである。なぜなら、容器の底の物体は、容器の上の物体によりしばしば塞がれており、物理的操作装置を物体まで誘導して固い把持を達成することは困難であるからである。
【００５４】
５０４において、ロボットシステムは、目標調理器具を回収できるかどうかを判断する。ロボットシステムは、確実な把持を達成するために選択された調理器具に関する限定的な情報しか必要としないので、そして、磁気引力法によってもたらされる利点により把持を試みるためには目標物体の近くに配置するだけでよいから、５０４において物体が回収できるかどうかの決定は、コンピュータビジョンシステムにとってより要求が厳しくないものである。５０４において、もしロボットシステムが目標物体は回収できないと判断した場合、その後、方法は５０６に進み、５０６において、処理システム１１２は、磁性エンドエフェクタ１０４を作動又は非作動状態にして複数の調理器具の集合の中の複数の調理器具の位置を変更し、その後、方法は５０２に戻る。即ち、５０６において、ロボットシステム１１２は磁性エンドエフェクタ１０４を作動又は非作動状態にして効果的に調理器具をかき回し、これらの物体の位置及び姿勢を変更する。
【００５５】
５０４において、もしロボットシステムが目標物体は回収できると判断した場合、その後、方法は５０８に進み、５０８において、ロボットシステムは、磁性エンドエフェクタ１０４を目標調理器具に向かって移動する。５１０において、ロボットシステムは、磁性エンドエフェクタ１０４を作動して磁気引力を利用して目標調理器具を把持することにより目標調理器具を回収する。５１２において、ロボットシステムは、複数の（即ち、１つより多くの）目標調理器具が回収されていないかチェックする。いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ１０４は、磁気引力の性質により１つより多くの目標調理器具をステップ５１０において把持して回収することがある。５１２において、もし方法が複数の目標調理器具が回収されていると判断した場合、方法は５１４に進み、５１４において、回収された複数の目標調理器具はアクセスが容易な領域に落とされる。いくつかの実施形態において、複数の目標調理器具は、磁性エンドエフェクタ１０４を非作動状態にすることにより、アクセスが容易な領域に落とされる（配置される）。次に、５１６において、ロボットシステムは、回収して落とされた一組の調理器具の中から新たな目標調理器具を識別し（５０２と同様のステップ）、そして、方法は５０４に戻る。
【００５６】
５１２において、もし方法が複数の（即ち、１つより多くの）目標調理器具が回収されていない（１つの目標調理器具が回収されたことを意味する）と判断した場合、方法はＡへと進み、図５Ｂへと続く。
【００５７】
図５Ｂは、方法５００の続きを図示している。Ａから始まり、方法は５１８へと続き、５１８において、ロボットシステムは、撮像システム１１４の一部であることができるカメラによるカメラ撮影のために回収された目標調理器具を保持する。５２０において、コンピュータビジョンモジュール１２２は、回収された目標調理器具を識別する。この識別工程も、コンピュータビジョンモジュール１２２にとって非常に容易である。なぜなら、物体を回収した後に単一の物体に対して実行することができるからである。さらに、ロボットアクチュエータは、物体を異なる位置に移動することができ、又は、撮像システム１１４及びコンピュータビジョンモジュール１２２にとって利用可能な情報を改善するために異なる背景に対して物体を保持することができる。次に、５２２において、回収された目標調理器具は仕分けされる。例えば、回収された目標調理器具は、その種類（例えば、スプーン、フォーク、又はナイフ）によって仕分けすることができる。
【００５８】
５２４において、ロボットシステムは、目標調理器具が残っているかどうかを判断する。もし目標調理器具が残っている場合、その後、方法はＢに続き、そして５０２に戻り、方法が繰り返される。５２４において、ロボットシステムが目標調理器具は残っていないと判断した場合、その後、方法は５２６で終了する。いくつかの実施形態において、方法５００は、調理器具以外の磁性の食器類の物品に適用することができる。
【００５９】
図６は、ロボットアーム１０２、磁性エンドエフェクタ１０４、処理システム１１２、及び撮像システム１１４のような構成要素を含むことができるロボットシステム（例えば、ロボットシステム１００）により磁性の食器類の物品を操作する方法６００の1つの実施形態を示すフローチャートである。６０２において、（ロボットアーム１０２及び磁性エンドエフェクタ１０４の組み合わせのような）ロボットアクチュエータは、（処理システム１１２のような）処理システムから第１の位置に配置された（磁性の食器類１０６のような）磁性の食器類の物品を操作する命令を受信する。ロボットシステムは、システムのユーザにより、例えばスイッチ又はボタンによって開始されることができ、ユーザは指定位置で磁性の食器類を積み込み、そしてシステムを作動する。
【００６０】
６０４において、ロボットシステムは、（撮像システム１１４及びコンピュータビジョンモジュール１２２の組み合わせのような）コンピュータビジョンシステムを使用して磁性の食器類の物品を識別する。６０６において、ロボットシステムは、コンピュータビジョンシステムを使用して磁性の食器類の物品の大体の位置を判断する。いくつかの実施形態において、コンピュータビジョンシステムによる位置決め工程は、磁性の食器類の物品上の基準、マーク又はパターンにより補助される。
【００６１】
６０８において、ロボットシステムは、磁性の食器類の物品がロボットアクチュエータと関連する作動状態の磁石に引き付けられるように、ロボットアクチュエータを磁性の食器類の物品の近くの位置に移動する。いくつかの実施形態において、作動状態の磁石は、磁性エンドエフェクタ１０４が処理システム１１２から作動命令を受信した時に、磁性エンドエフェクタ１０４と関連する。特定の実施形態において、ロボットアクチュエータは、磁性エンドエフェクタ１０４は非作動状態のまま磁性の食器類の物品に向かって移動し、処理システム１１２が磁性エンドエフェクタ１０４は磁性の食器類の物品に十分近づいたと判断した時に、磁性エンドエフェクタ１０４が作動される。いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ１０４は、ロボットアーム１０２が磁性エンドエフェクタ１０４を磁性の食器類の物品の十分近くに移動した時に、磁性の食器類の物品を引き付けて係合する永久磁石を有する。磁気システムの特徴であるこの自動位置合わせ特性は、高精度コンピュータビジョンシステムへの依存度を減少する。即ち、磁性の食器類を使用する方法及び関連する磁性ロボットアクチュエータは、磁性エンドエフェクタ１０４と磁性の食器類の物品の間のある程度の位置ずれを許容することを可能にする。移動される物体とのより固い把持を確立して維持するように磁化を増大する方向に移動するようにロボットアクチュエータの移動軌跡がプログラミングされるように、処理システム１１２はプログラミングされることもできる。
【００６２】
６１０において、ロボットシステムは、磁気引力を利用して磁性の食器類の物品を係合し、磁性の食器類の物品の係合工程は、磁気引力を利用して磁性の食器類の物品を把持することを含み、それにより、磁性の食器類の物品を持ち上げて適切な目的地に移動することができる。６１２において、ロボットシステムは、ロボットアクチュエータを使用して磁性の食器類の物品を持ち上げる。６１４において、ロボットシステムは、磁性の食器類の物品を第２の位置に移動する。６１６において、ロボットシステムは、ロボットアクチュエータと関連する磁石を非作動状態にすることにより、磁性の食器類の物品を第２の位置に配置する。いくつかの実施形態において、ロボットアクチュエータと関連する磁石は、磁性エンドエフェクタ１０４と関連する磁石であり、磁石を非作動状態にする工程が、例えば、磁性エンドエフェクタ１０４と関連する電磁石への電流供給のスイッチを切ること、又は、本明細書に上述されているように、磁性エンドエフェクタ１０４と関連する永久磁石を物理的に移動することを含むことができる。
【００６３】
図７は、コンピュータビジョンシステムを使用して磁性の食器類の物品の大体の位置を識別する方法６０６の1つの実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートは、方法６００に関連するステップ６０６の説明を拡充するものである。７０２において、方法６００のロボットシステムは、コンピュータビジョンシステムから磁性の食器類の物品の画像を含む入力を受信する。いくつかの実施形態において、コンピュータビジョンシステムは、撮像システム１１４及びコンピュータビジョンモジュール１２２の組み合わせを含むことができる。次に、７０４において、ロボットシステムは、コンピュータビジョンシステムからの入力を処理して磁性の食器類の物品を識別する。いくつかの実施形態において、撮像システム１１４は、磁性の食器類の物品の画像を視覚情報として提供し、そして、コンピュータビジョンモジュール１２２は、磁性の食器類の物品を識別する視覚情報を処理するタスクを実行する。次に、７０６において、ロボットシステムは、磁性の食器類の物品が識別されたかどうかを判断する。もし識別されていない場合、その後、方法は７１０に進み、７１０において、コンピュータビジョンシステムは、磁性の食器類の物品の異なる視点を得るために三次元的に再配向される。いくつかの実施形態において、撮像システム１１４は、磁性の食器類の物品の異なる視点を得るために三次元的に再配向される。その後、方法は７０２に戻り、方法が繰り返される。７０６において、ロボットシステムが磁性の食器類の物品は識別されたと判断した場合、その後、方法は７０８に続き、７０８において、方法は終了し、方法６００に関連するステップ６０８に続く。
【００６４】
図８Ａは、磁性エンドエフェクタ８００の1つの実施形態を示す概略図である。いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ８００は管８０２を含む。いくつかの実施形態において、管８０２は円形断面を有することができる。他の実施形態において、管８０２は正方形又は長方形断面を有することができる。さらに他の実施形態において、管８０２の断面は任意の多角形状を有することができる。
【００６５】
いくつかの実施形態において、磁性エンドエフェクタ８００は、剛性支持部８０４、剛性梁８１２、アクチュエータモータ８０６、及び駆動軸８１０から成る機械的アクチュエータ８１４を含むことができる。磁石８０８は、駆動軸８１０に強固に取り付けられ、それにより、磁石８０８は、アクチュエータモータ８０６により命令される駆動軸８１０の特定位置において、完全に管８０２内に収容される。特定の実施形態において、剛性支持部８０４は、管８０２に強固に取り付けられる。いくつかの実施形態において、管８０２又は剛性支持部８０４は、ロボットアーム１０２に取り付けられることができ、その場合、剛性支持部８０４は、機械的アクチュエータ８１４及び磁性エンドエフェクタ８００の実質的に強固な基盤を提供する。
【００６６】
いくつかの実施形態において、磁石８０８は、永久磁石であることができる。他の実施形態において、磁石８０８は、電磁石であることができる。特定の実施形態において、機械的アクチュエータ８１４は、管８０２内に物理的に構成されることができ、それにより、剛性梁８１２は剛性支持部８０４に強固に取り付けられる。いくつかの実施形態において、剛性梁８１２は、アクチュエータモータ８０６に機械的に結合され、アクチュエータモータ８０６を物理的に支持する。アクチュエータモータ８０６は、管８０２の軸と実質的に平行な方向に駆動軸８１０を移動するように構成される。処理システム１１２から命令を受信すると、アクチュエータモータ８０６は、管８０２の開口端に向かって、又は、管８０２の開口端から離れる方向に、駆動軸８１０を移動することができる。磁石８０８は駆動軸８１０に強固に取り付けられているので、それに応じて、磁石８０８は管８０２の開口端に向かって又は開口端から離れる方向に移動する。この方法により、機械的アクチュエータ８１４は、処理システム１１２の命令に基づいて、管８０２の開口端に向かって又は開口端から離れる方向に磁石８０８を移動するように構成される。いくつかの実施形態において、駆動軸８１０は、磁石８０８が管８０２の外側に配置されるように、駆動軸８１０を延長することができる。又は、磁石８０８が管８０２内に完全に収容されるように管８０２の開口端から駆動軸８１０を引っ込めることができる。この工程は、ここに記載されているように磁性の食器類を操作するために使用する時に、磁性エンドエフェクタ８００の特定機能を実行するために使用される。
【００６７】
図８Ａは、埋め込まれた磁性素子８１８を有する磁性の食器類８１６の物品も図示している。磁性の食器類８１６の物品は、作業台８２０（又は他の表面）上に配置されている。管８０２は、管８０２の開口端が磁性の食器類８１６の物品の表面上に配置されるように図示されている。管８０２のこの位置が、磁性の食器類８１６の物品を操作する方法における開始位置である。
【００６８】
図８Ｂは、磁性エンドエフェクタ８００の動作モードを示す概略図である。図８Ｂは、管８０２、機械的アクチュエータ８１４、及び磁石８０８を有する磁性エンドエフェクタ８００を図示している。図８Ｂは、磁石８０８を介して磁性エンドエフェクタ８００により把持されている磁性の食器類８１６の物品も図示している。把持工程を開始するために、磁性エンドエフェクタ８００は、（図８Ａに図示されているように）管８０２の先端部が磁性の食器類８１６の物品上に配置されるまで、ロボットアーム１０２を介して磁性の食器類８１６の物品に向かって移動することができる。その後、機械的アクチュエータ８１４は、駆動軸８１０を延長することにより埋め込まれた磁性素子８１８に向かって磁石を延長するように命令されることができる。磁石８０８が磁性素子８１８の特定領域（例えば、１ｃｍ）内に配置されると、磁性の食器類８１６の物品は、磁石８０８及び磁性素子８１８の間の磁気引力によって、磁石８０８に引き寄せられて磁石８０８により把持される。図８Ｂは、磁性エンドエフェクタ８００によって作業台８２０の上方に持ち上げられた磁性の食器類８１６の物品を図示している。このときに、磁性の食器類８１６の物品は、ロボットアーム１０２を使用して所望の目的地に移動されることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、磁性の食器類８１６の物品が所望の目的地に配置されるものであり、磁石８０８が電磁石である場合、その後、磁石８０８への電力が遮断され、磁石８０８の磁気特性が失われる。磁性の食器類８１６の物品を磁石８０８へ結合している磁力が消滅し、それにより、磁性の食器類８１６の物品が離されて配置される。他の実施形態において、磁性の食器類８１６の物品が所望の目的地に配置されるものであり、磁石８０８が永久磁石である場合、その後、機械的アクチュエータ８１４が、アクチュエータモータ８０６を作動して管８０２の開口端から駆動軸８１０を引っ込める（後退する）ように、処理システム１１２により命令されることができる。この動作により、磁石８０８も管８０２の開口端（先端）から引っ込められ、管８０２の内部に向かって移動される。
【００７０】
いくつかの実施形態において、管８０２は、磁性の食器類８１６の物品の断面が管８０２の断面よりも大きくなるように構成される。磁石８０８が管８０２内に引っ込められると、管８０２の開口端が磁性の食器類８１６の物品に対する物理的な制約となる。機械的アクチュエータ８１４が磁石８０８を管８０２内に引っ込め続けると、管８０２により磁性の食器類８１６の物品にもたらされる物理的な制約によって、磁性の食器類８１６の物品は磁石８０８と共に移動し続けることができなくなり、それにより、磁石８０８は磁性素子８１８から物理的に離れる。このように磁石８０８と磁性素子８１８が離れることにより、磁性エンドエフェクタ８００が磁性の食器類８１６の物品を把持することを可能にしていた磁石８０８と磁性素子８１８の間の磁力は、磁性の食器類８１６の物品の重量よりも小さくなるまで減少し、磁性の食器類８１６の物品が磁性エンドエフェクタ８００の磁気的把持から解放されることをもたらす。これにより磁性の食器類８１６の物品を所望の目的地に配置する工程は完了する。
【００７１】
本開示は特定の例示的な実施形態に関して記載されているが、本開示の利点から、本開示の範囲内に含まれる、ここに記載の全ての利点及び特性は備えていない実施形態を含む、他の実施形態も当業者には明白である。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態も使用することができると理解されるべきである。
【符号の説明】
【００７２】
１００  ロボットシステム
１０２  ロボットアーム
１０４  磁性エンドエフェクタ
１０６  磁性の食器類
１０８  磁性の食器類
１１０  洗浄ラック
１１２  処理システム
１１４  撮像システム
１１６  通信マネージャ
１１８  プロセッサ
１２０  メモリ
１２２  コンピュータビジョンモジュール
１２４  ロボットアクチュエータコントローラ
１２６  フィードバックセンサ
１２８  ユーザインタフェース
１３２  画像解析器
１３４  人工知能マネージャ
１３６  画像データベース
１４０  ロボットアクチュエータ
１４２  双方向通信リンク
１４４  アクチュエータ
１４６  フィードバックセンサ
１４８  磁石
２００  磁性の食器類
２０２  平皿、ディナープレート
２０４  ディスク
３００  磁性の食器類
３０２  セラミック皿
３０３  ポケット
３０４  磁性の食器類
８００  磁性エンドエフェクタ
８０２  管
８０４  剛性支持部
８０６  アクチュエータモータ
８０８  磁石
８１０  駆動軸
８１２  剛性梁
８１４  機械的アクチュエータ
８１６  磁性の食器類
８１８  磁性素子
８２０  作業台
【図１Ａ】
2019527625.tif 000003
【図１Ｂ】
2019527625.tif 000004
【図１Ｃ】
2019527625.tif 000005
【図１Ｄ】
2019527625.tif 000006
【図２】
2019527625.tif 000007
【図３Ａ】
2019527625.tif 000008
【図３Ｂ】
2019527625.tif 000009
【図４】
2019527625.tif 000010
【図５Ａ】
2019527625.tif 000011
【図５Ｂ】
2019527625.tif 000012
【図６】
2019527625.tif 000013
【図７】
2019527625.tif 000014
【図８Ａ】
2019527625.tif 000015
【図８Ｂ】
2019527625.tif 000016
【国際調査報告】
2019527625.tif 000017